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Posté par Redbran le Lundi 16/10/2017 à 12:00
Un modèle inédit pour des illusions infrarouges
Afin de modifier et de camoufler la signature infrarouge d’un objet, son rayonnement thermique doit être contrôlé. Or ses propriétés intrinsèques compliquent la manœuvre. Des chercheurs de l’Institut Fresnel, du LMGC, du laboratoire EM2C, de l’IEMN et du LIMMS proposent un modèle où des capes en métamatériaux lèveraient cet obstacle. Ces travaux sont publiés dans la revue Optics Express (Express est un langage informatique servant à spécificier formellement des données. Il a fait l'objet d'une normalisation (ISO 10303-11).).


© Institut Fresnel, IEMN, EM2C, LMGC
Diagramme de rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes physiques, en...) par un disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.) central recouvert d’une cape (à gauche) permettant de reproduire le diagramme (Un diagramme est une représentation visuelle simplifiée et structurée des concepts, des idées, des constructions, des relations, des données...) d’une ellipse horizontale (à droite).
Les deux diagrammes sont identiques au-delà du cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale distance d'un point nommé centre. La valeur de...) noir qui est la frontière de la cape.
Le mimétisme obtenu est indépendant de la polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments dipolaires dans les matériaux diélectriques ; En électronique, la polarisation est le...) et de la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de...) d’onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie...).

Tout corps qui n’est pas gelé au zéro absolu émet un rayonnement thermique, dont la signature spectrale dépend de la température. Cette propriété naturelle d’émission de rayonnement par la matière est, par exemple, utilisée par les systèmes de vision nocturne qui analysent les signatures infrarouges. Si son observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir...) ne pose pas de difficulté, ce rayonnement thermique est soumis à d’importants processus de fluctuation et de dissipation qui complexifient grandement son contrôle. Des chercheurs de l’Institut Fresnel (CNRS/Aix-Marseille Université/École Centrale Marseille), du Laboratoire de mécanique et génie civil (LMGC, CNRS/Université de Montpellier2), du laboratoire d’Énergétique moléculaire et macroscopique, combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.) (EM2C, CNRS/CentraleSupélec/Université Paris-Saclay) de l’Institut d’électronique, de microélectronique et de nanotechnologie (Les nanosciences et nanotechnologies (NST) peuvent être définies a minima comme l'ensemble des études et des procédés de fabrication et de manipulation de structures, de...) (IEMN, CNRS/Université Lille 1/ISEN/UVHC/École Centrale de Lille) et du Laboratory for Integrated Micro Mechatronics Systems (LIMMS, CNRS/Université de Tokyo) ont cependant montré qu’il était théoriquement possible de le modifier à volonté.

Leur modèle utilise une cape en métamatériaux, dont la structuration en volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) permet de contrôler le rayonnement thermique. Ces travaux visent en particulier à créer des illusions thermiques, c’est-à-dire à faire en sorte qu’un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui...) donné reproduise à l’identique la signature infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) d’un autre objet, en termes de direction, fréquence et polarisation. Par des analyses théoriques, les chercheurs ont réussi à déterminer les propriétés d’anisotropie (L'anisotropie (contraire d'isotropie) est la propriété d'être dépendant de la direction. Quelque chose d'anisotrope pourra présenter différentes...) et d’hétérogénéité de la cape, soulignant ainsi un problème de fabrication à relever pour les métamatériaux. Ces travaux pourraient trouver à terme des applications dans le camouflage, ainsi que dans tous les domaines où l’on souhaiterait contrôler finement les chemins de propagation pris par le rayonnement thermique.

Références publication:
Transformational fluctuation electrodynamics: application to thermal radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple :...) illusion
A. Alwakil, M. Zerrad, M. Bellieud, D. Veynante, F. Enguehard, N. Rolland, S. Volz, and C. Amra
Optics Express (juillet 2017)
DOI:10.1364/OE.25.017343

Contact chercheur:
Claude Amra – Institut Fresnel

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Source: CNRS-INSIS
 
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